高分子ブレンド中の鎖ダイナミクスと相成長の非線形フィードバック

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24245045
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 渡辺 宏 京都大学, 化学研究所, 教授 (90167164)
• 研究分担者: 松宮 由実 京都大学, 化学研究所, 助教 (00378853) ; 増渕 雄一 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40291281)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 高分子ブレンド / 絡み合い緩和 / 管膨張機構 / 局所緩和 / 絡み合い長

研究実績の概要

高分子ブレンド中の相構造成長過程と成分鎖の絡み合いダイナミクスのカップリングの基礎的理解のために、ポリイソプレン (PI) を成分とするホモポリマーブレンド系、および、PI とポリ(t-ブチルスチレン) (PtBS) を成分とする相溶性異種ポリマーブレンド系の緩和過程を詳細に検討した。その結果、PI/PI ブレンド系については、絡み合い緩和に対してこれまで提唱されてきた単一管膨張機構では、ブレンド中の成分鎖の緩和時間が記述できないことを見いだした。この結果に対し、レプテーション運動が鎖全体の協同的運動であることに着目して、(1) 絡み合いを表現する管は鎖骨格の横方向 (直角方向) にある長さ a(t) にわたって膨脹・平衡化して応力レベルを決定する、(2) この膨脹管の中で、それより小さな直径 a*(t) を持って縦方向 (鎖骨格方向) に膨脹・平衡化した管が揺らいでいる、(3) 鎖は後者に沿ってレプテーションするので、その緩和時間は縦方向の管膨張の程度で決定させる、という複合管膨張機構を提唱した。さらに、束縛解放緩和時間のデータに基づいて a(t) および a*(t) を評価し、複合管膨張機構の妥当性を実証した。PI/PtBSブレンド系については、絡み合い剛性率が成分鎖の Kuhn セグメント数分率に基づく平均値となっていることを実験的に明らかにし、その分子論的意味についても考察を加えた。これらの新規な知見に基づき、現在、高分子ブレンド中の相構造成長過程に対する時間依存型 Ginzburg-Landau 理論の改良を試みている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] rigin of Stress Overshoot under Start-up Shear in Primitive Chain Network Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Masubuchi and H. Watanabe
  • 雑誌名: ACS Macro Letters 巻: 3 ページ: 1183-1186
  • DOI: 10.1021/mz500627r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dielectric and Viscoelastic Behavior of Star-Branched Polyisoprene: Two Coarse-Grained Length Scales in Dynamic Tube Dilation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumiya, Y. Masubuchi, T. Inoue, O. Urakawa, C.-Y. Liu, E. van Ruymbeke, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 7637-7652
  • DOI: 10.1021/ma501561y
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic Dilution Effect in Binary Blends of Linear Polymers with Well-Separated Molecular Weights (2014)
  • 著者名/発表者名: E. van Ruymbeke, V. Shchetnikava, Y. Matsumiya, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 7653-7665
  • DOI: 10.1021/ma501566w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric Characterization of Pigment Inks for Electro- hydrodynamic Jet Printing (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Lee, H. Watanabe, Y. Matsumiya, K.-H. Choi, K. H. Ahn, and S. J. Lee
  • 雑誌名: Ind. Eng. Chem. Res. 巻: 53 ページ: 17445-17453
  • DOI: 10.1021/ie5031437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Test of Orientation/Stretch- Induced Reduction of Friction via Primitive Chain Network Simulations for Polystyrene, Polyisoprene, and Poly(n-butyl acrylate) (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Masubuchi, Y. Matsumiya, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 6768-6775
  • DOI: 10.1021/ma5016165
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dielectric and Viscoelastic Behavior of low-M Linear Polyisoprene Blended in Long Matrix (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumiya and H. Watanabe
  • 雑誌名: J. Soc. Rheol. Japan 巻: 42 ページ: 235-244
  • DOI: 10.1678/rheology.42.235
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Primitive Chain Network Simulations for Pom-pom Polymers in Uniaxial Elongational Flows (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Masubuchi, Y. Matsumiya, H. Watanabe, G. Marrucci, and G. Ianniruberto
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 3511-3519
  • DOI: 10.1021/ma500357g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Injectable, Self-Gelling, Biodegradable, and Immuno- modulatory DNA Hydrogel for Antigen Delivery (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nishikawa, K. Ogawa, Y. Umeki, K. Mohri, Y. Kawasaki, H. Watanabe, N. Takahashi, E. Kusuki, R. Takahashi, Y. Takahashi, and Y. Takakura
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 180 ページ: 25-32
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2014.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concept of Stretch/Orientation-Induced Friction Reduction Tested with a Simple Molecular Constitutive Equation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yaoita, Y. Masubuchi, and H. Watanabe
  • 雑誌名: J. Soc. Rheol. Japan 巻: 42 ページ: 207-213
  • DOI: 10.1678/rheology.42.207
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rheo-Dielectric Responses of Entangled cis-Polyisoprene under Uniform Steady Shear and LAOS (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, T. Uneyama, Y. Matsumiya, Y. Masubuchi, and H. Watanabe
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 246-255
  • DOI: 10.1021/ma402100t
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Dielectric relaxation of entangled monodisperse polyisoprene: Contribution of constraint release (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe and Y. Matsumiya
  • 学会等名: 第62回日本レオロジー討論会
  • 発表場所: AOSSA (福井市)
  • 年月日: 2014-10-15
• [学会発表] Dielectric relaxation of entangled monodisperse polyisoprene: Contribution of constraint release (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe and Y. Matsumiya
  • 学会等名: The Society of Rheology 86th Annual Meeting
  • 発表場所: Philadelphia (USA)
  • 年月日: 2014-10-06
• [学会発表] Dielectric Relaxation of Entangled Monodisperse Polyisoprene: Contribution of Constraint Release (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, and Y. Matsumiya
  • 学会等名: 6th Pacific Rim Conference on Rheology
  • 発表場所: Melbourne (Australia)
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] Entanglement Dynamics of Flexible Polymers: Remaining Problems (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe
  • 学会等名: Polymer Physics Gordon Research Conference
  • 発表場所: South Hadley (USA)
  • 年月日: 2014-07-14
  • 招待講演
• [学会発表] Constraint Release in Equilibrium Dynamics of Entangled Polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Polymer Physics
  • 発表場所: Nanjing (China)
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Rheology and Flow/ Deformation Mechanism in Multiblock Copolymers (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe
  • 学会等名: High Polymer Research Group 54th Meeting
  • 発表場所: Pott Shrigley (UK)
  • 年月日: 2014-04-29
  • 招待講演
• [学会発表] Dielectric Relaxation of Entangled Monodisperse Polyisoprene: Contribution of Constraint Release (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe and Y. Matsumiya
  • 学会等名: 9th Annual European Rheology Conference
  • 発表場所: Karlsruhe (Germany)
  • 年月日: 2014-04-10
• [学会発表] Comparison of Dielectric and Viscoelastic Relaxation of cis- Polyisoprenre: Some Details of Entanglement Dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe
  • 学会等名: Kyoto-Beihang-DTU Symposium -Dynamics and Rheology of Polymer Melts and Solution-
  • 発表場所: Lyngby (Denmark)
  • 年月日: 2014-04-03
  • 招待講演
• [備考] 研究室web
  • URL: http://rheology.minority.jp/jp/